Przepływ ładunku i pierwsze prawo Kirchhoffa: prąd nie znika w węźle
Przewód rozdziela się na dwie gałęzie. Czy natężenie w każdej musi być o połowę mniejsze? Tylko przy odpowiedniej symetrii obwodu. Zawsze natomiast trzeba sprawdzić, ile ładunku dopływa do połączenia i ile z niego odpływa.
W tym materiale
Przewód rozdziela się na dwie gałęzie. Czy natężenie w każdej musi być o połowę mniejsze? Tylko przy odpowiedniej symetrii obwodu. Zawsze natomiast trzeba sprawdzić, ile ładunku dopływa do połączenia i ile z niego odpływa.
Potrzebne wiadomości: Ładunek elektryczny, czas i dodawanie wielkości ze znakiem.
Amper oznacza kulomb na sekundę
Średnie natężenie definiujemy jako I_{\mathrm{sr}}=\Delta Q/\Delta t. Jeden amper to jeden kulomb na sekundę. Dla prądu stałego Q=It; gdy I się zmienia, ładunek obliczamy jako pole ze znakiem pod wykresem I(t). Zwrot prądu jest umownie zgodny z ruchem ładunków dodatnich, więc w metalach przeciwny do dryfu elektronów.
Bilans w połączeniu przewodów
W stanie ustalonym w węźle nie gromadzi się ładunek: \sum I_{\mathrm{dop}}=\sum I_{\mathrm{odp}}. To pierwsze prawo Kirchhoffa. Można równie dobrze nadać prądom wpływającym znak plus, wypływającym minus i przyrównać ich sumę do zera.
Jeśli wpływa 0,70 A, a jedną gałęzią wypływa 0,25 A, drugą wypływa 0,45 A. Nie 0,35 A: podział prądu wynika z właściwości gałęzi, a nie z samej ich liczby. Przy założonym zwrocie otrzymany wynik ujemny oznacza zwrot przeciwny do wybranego.
A jeśli ładunek jednak się gromadzi?
Ogólnie bilans brzmi dQ_{\mathrm{wezel}}/dt=\sum I_{\mathrm{dop}}-\sum I_{\mathrm{odp}}. Gdy prawa strona nie jest zerowa, ładunek połączenia zmienia się. W typowym szkolnym zadaniu traktujemy przewody i węzły jako idealne oraz pomijamy taki chwilowy przyrost. Nie wyciągamy jednak z tego wniosku, że ładunek nie może gromadzić się na okładce ładowanego kondensatora.
Warto najpierw narysować strzałki prądów, dopiero potem wstawić liczby. Oszczędza to zgadywania znaków i pozwala sprawdzić wynik przez policzenie ładunków w jednej sekundzie.
Zadania do tego tematu
- Ładunek przepływający przy prądzie narastającym liniowo
- Ujemny wynik dla prądu w czwartej gałęzi węzła
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto